本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
編者按:記者兼船員凱瑟琳·艾登特正在搭乘“亞特蘭蒂斯號”研究船,進行為期一個月的航行,以探索東熱帶太平洋地區的海底火山活動以及其他研究專案。這是詳細介紹《ScientificAmerican.com》本次發現之旅的第二篇博文
“亞特蘭蒂斯號”研究船的船體下方的水面平靜如鏡,船隻漂浮在本月航程的第一個科學站點。潛水器“阿爾文號”已經發射,正在進行一個半小時的下潛,前往數千英尺深的海底。
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在潛水器內部,首席科學家約翰·辛頓(夏威夷大學)和朱莉·鮑爾斯博士(明尼蘇達大學)正在為他們接近海底後將看到的火山地貌做準備。
他們正在使用由駕駛員引導的潛水器,探索加拉帕戈斯群島擴張中心(GSC)的主脊,這是一個位於加拉帕戈斯群島以北約 120 英里的中洋脊。
兩位科學家在過去幾天裡一直在仔細研究地圖,並決定他們想要沿著 GSC 探索哪些地貌。測深地圖暗示了山脊的一部分佈滿了寬度和高度各異的海山,有些海山帶有被稱為破火山口的凹陷,另一些則是頂部平坦的臺地。在一些海山之間,存在著被稱為地塹的深槽。
該區域被認為是“正常”的中洋脊,這意味著它表現出許多火山地貌,例如海山,科學家們期望在 GSC 這樣的地方找到這些地貌。
海山是由岩漿噴發形成的,當熔岩透過地幔中部分熔化的次層(稱為軟流圈)滲流到地殼時,就會發生岩漿噴發。在這裡,極端的高溫和高壓迫使熔岩穿過地球的各層,在整個地幔中像混亂的熔岩管道系統一樣縱橫交錯。
隨著板塊分離,岩石圈或地殼像蓋子一樣被移開,讓來自液態軟流圈的熔融岩石滲流出來。
結果是:沿著中洋脊軸線的水下山脈和山丘。
一般來說,海山底部較寬,側面陡峭,頂部平坦或塌陷。它們可以從海底升起幾英尺,也可以向上 thrust 數千英尺進入水柱。
在這次航行中,辛頓和鮑爾斯探索了一座讓辛頓想起企鵝的海山,促使他用西班牙語將其命名為“Pinguino”。透過位於潛水器左舷(左側)的舷窗向外看,在辛頓看來,這座 350 英尺高的海山覆蓋著枕狀熔岩,幾乎沒有沉積物覆蓋。
枕狀熔岩是在熔融岩石以非常緩慢的速度被推到海底時形成的。當熔融岩石到達地殼時,它會迅速冷卻和硬化。冷卻後的熔岩充當了後面熔岩的絕緣層,並且這種形態緩慢地生長成球根狀的岩石塊。岩石的外部呈玻璃狀——堅硬而有光澤——而內部可能包含各種礦物的小晶體,例如橄欖石,它是鎂、鐵、氧和矽的化合物。
當他們圍繞“Pinguino”滑行時,鮑爾斯和辛頓注意到岩石上缺乏沉積物覆蓋。這一觀察結果讓辛頓和鮑爾斯認為熔岩相當年輕——可能只有幾百年的歷史。
這裡也有很多枕狀熔岩,這促使辛頓形成了一個假設:也許這個地區的海山是由同一次火山噴發形成的,由許多熔岩流組成?他將不得不進行更多的觀察,並等待“阿爾文號”採集的岩石的地球化學分析,以瞭解這個問題的答案,但這只是一個開始,辛頓對此感到興奮。
儘管辛頓和鮑爾斯只探索了 GSC 的一小部分,但他們已經獲得了資料,這些資料將幫助他們最終了解山脊是如何形成的。他們的觀察結果也將幫助船上的其他科學家設計他們的“阿爾文號”潛水計劃。辛頓說,總而言之,這是一次成功的潛水。還有二十六次潛水——最後時刻增加了一次額外的潛水——還有無數問題有待解答。
圖片:“阿爾文號”潛水器的燈光照亮了散落在海底的枕狀熔岩。照片由安裝在潛水器上的相機拍攝。(照片由約翰·辛頓提供)